자동차 업계의 테스트 부문에서 주목해야 할 HIL 테스트

일련의 변화와 HIL 테스트

최근 자동차 업계에서는 업계를 향한 소비자의 요구가 까다로워지고 테스트 요건이 더욱 복잡해지는 동시에 인포테인먼트와 같은 분야에서 새로운 비용이 추가되는 현상이 전개되고 있다.

이 때문에 테스트 담당자들은 기존과는 달리 무선 신호를 위한 RF 테스트와 자동 주차 기능을 위한 머신 비전 테스트를 통합해 다양한 I/O 테스트 요건을 충족시킬 수 있는 경제적인 방법을 찾아야만 하는 상황에 직면하게 되었다.

업계 규제에 따라 임베디드 전자 장치의 안전성을 확보하는 데 필요한 지침이 제시되어 있지만, 이 규제를 준수하기 위해서는 담당자가 실제 시나리오에 따른 철저한 임베디드 소프트웨어 테스트를 진행해야 한다.

그런데 이는 촉박한 시장 출시 시간, 낮은 테스트 비용, 소비자가 원하는 신기능과 제품 차별화를 위한 기술적 요구사항을 충족시킬 수 있는 역량 등과 같은 비즈니스 요소를 고려할 때 품질을 보장하는 동시에 임베디드 소프트웨어를 개발하고 테스트하는 작업이 진행되는 과정에 있어서 많은 부담이 발생할 수밖에 없는 요소로 작용한다.

대다수의 임베디드 시스템 제조업체가 비슷한 어려움에 직면해 있지만, 안전이 무엇보다 중요한 애플리케이션에서는 품질을 희생시킬 수 없는 것이 곧 현실이다. 지금까지 설명한 일련의 변화 속에서 개발 전략을 발전시켜 고급 HIL 테스트를 통합하는 기업이 품질 관련 문제에 소요되는 비용을 절감하는 동시에 시장 인식을 제고하고, 더 나아가 고객의 안전을 보장할 수 있다는 것이 드러나면서 HIL이 주목받게 되었다.

안전 및 비즈니스 요구를 충족시키는 HIL 테스트

기업은 안전 표준을 준수하기 위해 안전과 관련된 잠재적인 위험을 파악해야 할 뿐만 아니라 해당 시나리오를 테스트할 수 있는 역량을 갖춰야 한다. 이 때 HIL은 물리적 테스트와 현장 테스트에 드는 것에 비해 저렴한 비용과 단축된 시간만으로도 복잡해지는 테스트 요구사항을 대부분 충족시킬 수 있다.

이 방법을 도입한 제조업체들은 수학 모델을 활용해 역동적인 실제 환경을 시뮬레이션하는 조치를 수행함으로써 테스트 대상인 컨트롤러에 폐루프 피드백을 제공한다. 컨트롤러가 다양한 기능을 지니게 되고 테스트 케이스가 늘어나면서 현장이나 테스트 셀에서 테스트 시간을 단축시키는 조치가 시급한 문제로 떠올랐는데, 이는 결과적으로 HIL 테스트의 중요성을 부각시켰다.

한편, 하이브리드 전기 자동차의 컨트롤러는 내부 연소 엔진과 전기 모터 사이에서 전력을 안전하게 제어하는 데 필요한 새로운 차원의 기능을 내장해야만 하는데, Subaru는 자사의 첫 하이브리드 전기 자동차인 Subaru XV Crosstrek을 설계하는 과정에서 후지중공업의 엔지니어들이 자체 개발한 파워트레인 기술을 철저히 검증했다.

FPGA를 통해 안전성과 신뢰성을 확보한 Subaru

Subaru는 하이브리드 전기 자동차 설계 과정에서 FPGA 기술을 활용해 고성능 요건을 만족시키고 다양한 범위의 테스트를 수행하기로 결정했다. 이에 Subaru의 엔지니어들은 프로세싱 노드와 I/O 노드를 연동시켜 통신 시간을 단축하는 유연한 FPGA 모듈을 활용했고, 이를 통해 복잡한 계산 작업을 줄이는 동시에 얼음 위에서 마찰력이 소실되는 경우와 같은 극단적인 사례를 가정한 HIL 테스트를 실시했다.

이후 현장 테스트를 실험실로 옮겨서 수행하게 되면서 엔지니어들은 테스트 시간을 약 20배가량 단축시켰고, 테스트 비용을 절감시키는 동시에 고품질 소프트웨어를 제작할 수 있는 기반을 마련하게 되었다. 이를 종합해 보면 결국 Subaru의 HIL 테스트 플랫폼이 물리적 테스트보다 더 경제적이고 포괄적이며 신속한 테스트가 이뤄지도록 지원할 수 있다는 결론이 나온다.

Subaru의 HIL 테스트 활용이 시사하는 점

자동차 업계 관련 임베디드 소프트웨어를 설계하고 테스트하는 팀은 Subaru의 HIL 테스트 활용을 바탕으로 출시 일정을 지연시키지 않으면서 품질과 소비자의 안전에 우선순위를 두는 새로운 방법을 지속적으로 모색해야 한다.

일반적으로 대부분의 기능적 결함이 HIL 테스트의 후반부나 현장 테스트 단계에서 발견되기 때문에 개발자들이 문제를 해결하는 데 더 많은 시간이 소요되는데, 만약 자동화 수준을 높이고 쉽게 반복 가능한 테스트 시나리오를 구성한다면, 개발자들이 기능적 결함을 조기 발견할 수 있고, 테스트 엔지니어가 성능 및 연동과 관련된 결함을 파악하는 데 더 집중할 수 있게 될 것이다.

이 애플리케이션에는 전체 랙 HIL 테스트 시스템이 포함될 필요가 없으며, 이보다는 확장 가능한 테스트 플랫폼을 구축해 다양한 기능에 적용 가능한 경제적인 솔루션을 마련하는 조치가 더 필요하다.

향후 전망

앞으로 임베디드 컨트롤러의 기능이 더욱 늘어나고 혁신적인 기술이 차례로 도입되면서 안전 관련 규정이 사용자의 안전성을 보장하는 방향으로 변화할 것이다. 이 때문에 자동차 업계에 속한 업체들은 기능적인 요구를 수용하는 동시에 전반적인 시스템의 품질을 유지하기 위해 테스트 역량을 더욱 늘려야 할 것이다.

이는 단순히 테스트 과정을 추가하거나 테스트 범위를 확대한다고 해서 이뤄질 수 있는 것이 아니고 테스트 담당자들이 고급 HIL 테스트 기술과 신기술을 지속적으로 도입해야만 성립될 수 있다. 만약 이와 같은 요건이 충족된다면, 시스템 엔지니어링 팀이 업계의 규제 사항에 부합하는 높은 안전성을 갖춘 제품을 출시하는 데 큰 도움을 얻게 될 것이고, 테스트 플랫폼은 중요한 비용 및 시간 요구사항을 충족시킬 수 있는 능력을 갖추게 될 것이다.

자료 제공 : 한국내쇼날인스트루먼트